Bagaimana cara memilih nilai induktor yang benar untuk regulator uang berikut?

Pertama-tama, saya sedikit payah dalam matematika, dan saya bukan jenius elektronik, jadi hal yang saya lakukan adalah untuk bersenang-senang dan untuk tujuan belajar ...

Saya sedang mengerjakan rangkaian konverter buck untuk mengubah USB Vbus 5V ke 3.3V saya. Saya telah memilih AP5100 dan merasa cukup sulit untuk mengetahui nilai yang benar pada beberapa komponen.

Datasheet dengan rapi menentukan nilai untuk R1 (49.9kΩ) dan R2 (16.2kΩ) pada Tabel 1 di halaman 6, untuk menetapkan tegangan output 3.3V, tapi saya menemukan sedikit smash kereta memahami bagaimana menghitung nilai induktansi untuk induktor L1. Lembar data menunjukkan 3.3μH pada halaman 2, Gambar 3:

Saya ingin lebih memahami bagaimana 3.3μH dihitung, dan jika ini sebenarnya nilai yang tepat untuk aplikasi saya.

Sekarang kembali ke lembar data, rumus untuk menghitung L dinyatakan sebagai:

Di mana ΔIL adalah arus riak induktor, dan fSW adalah frekuensi switching konverter uang.

Status lembar data:

Pilih arus riak induktor menjadi 30% dari arus beban maksimum. Arus puncak induktor maksimum dihitung dari:

$$IL(MAX) = ILOAD + \frac{\Delta IL}{2}$$

Baiklah, di sinilah aku benar-benar tersesat, dan mencoba yang terbaik untuk membungkus otak kecilku dengan nilai.

Saya tahu yang berikut:

• Vin = 5V (USB Vbus)
• Vout = 3.3V
• fSW = 1.4MHz
• I = 2.4A (saya pikir)

Bagaimana cara menentukan ΔIL (arus riak) untuk mendapatkan nilai induktor?

Formula saya akan terlihat seperti ini pada akhirnya, kan?

Tapi apa itu ΔIL?

Juga saya pikir konverter buck seharusnya memungkinkan berbagai input untuk Vin, dalam hal ini, 4,75V ke 24V?

Inilah skema saya, saya menggambar di Eagle CAD:

$\frac{\text{L di} }{\text{dt}}$

• $\frac{V \text{$\Delta $t}}{\text{$\Delta $I}}$

• $\text {$\Delta $I}$

$\text {$\Delta $I}$$\text {$\Delta $I}$

$V_{\text{in}}$$V_o$$\frac {V_o} {V_ {\text {in}}}$$V_{\text{in}}$$\frac{10 V_o}{I_o F_{\text{sw}}}$

Karena Anda melihat Linear Tech Anda harus (seperti yang ditunjukkan Anindo Ghosh) juga melihat menggunakan dukungan CAD mereka.

Untuk merancang rangkaian regulasi uang, mungkin lebih baik untuk memulai dengan salah satu dari berbagai alat desain daya online gratis di situs web pabrikan, seperti:

• Fairchild Semiconductor: Power Supply WebDesigner
• Teknologi Linier: LTPowerCAD
• Texas Instruments: WeBench Power Designer dan SwitcherPro Design Tool

Dengan memberikan persyaratan Anda (termasuk riak yang dapat diterima misalnya) sebagai parameter, alat ini biasanya akan menciutkan satu set pengontrol yang memenuhi tujuan. Ini biasanya merupakan pendekatan yang lebih aman daripada memulai dengan controller yang sudah diputuskan, kemudian mencoba untuk menyimpang dari datasheet yang ditentukan nilai untuk komponen dukungan.

Banyak alat "perancang daya" gratis yang disebutkan memberikan tagihan bahan yang lengkap sebagai output - termasuk induktor yang diperlukan, biasanya dengan nomor bagian.

Beberapa (misalnya TI WeBench) juga menyediakan tata letak yang disarankan dan perkiraan ruang papan yang diperlukan. Beberapa alat selanjutnya memungkinkan ruang papan yang diinginkan sebagai parameter desain, seperti juga jumlah komponen, biaya, dan preferensi lainnya.

Mungkin membantu untuk memahami apa yang terjadi jika Anda memilih induktor dengan nilai yang salah .

Jika Anda memilih induktor dengan nilai terlalu rendah, arus yang melalui itu akan berubah terlalu banyak di setiap periode switching. Arus mungkin tumbuh sangat banyak dalam periode switching sehingga melebihi kemampuan arus dari sirkuit yang mendorong induktor. Arus riak tinggi ini juga tidak baik untuk kapasitor di sisi output. Kerugian ESR pada kapasitor akan tinggi, atau arus riak akan melebihi peringkat kapasitor dan akan gagal.

Jika Anda memilih induktor dengan nilai terlalu besar, Anda akan membayar banyak induktor yang tidak Anda butuhkan. Induktor dengan inti memiliki arus jenuh. Ini adalah arus di mana inti tidak dapat mengambil fluks magnet lagi, dan induktor berhenti menjadi induktor dengan inti, dan mulai menjadi hampir kawat. Untuk inti tertentu dengan ukuran dan bahan tertentu, Anda dapat membuat induktor dengan induktansi lebih tinggi hanya dengan meletakkan lebih banyak putaran kawat di sekitarnya. Tapi, masing-masing belokan ini berkontribusi lebih banyak fluks magnet, jadi dengan menambahkan lebih banyak belokan, Anda juga mengurangi arus saturasi induktor, karena arus Anda akan dikalikan dengan jumlah belokan kawat untuk sampai pada fluks magnetik melalui induktor . Jadi, jika Anda menginginkan induktansi yang lebih tinggi pada arus saturasi yang sama, Anda memerlukan inti yang lebih besar secara fisik.

Saya akan meninggalkan penjelasan soal matematika ke jawaban lain. Saya bukan yang terbaik dalam hal-hal seperti itu.

Bagaimana cara menentukan ΔIL (arus riak) untuk mendapatkan nilai induktor?

Gunakan aturan praktis yang disediakan oleh pembuat chip (pilih nilai yang sama dengan 30% dari arus output DC maksimum yang diharapkan). Juga, ada catatan pada halaman 8 yang mengatakan "Induktor 1μH ke 10μH dengan peringkat arus DC setidaknya 25% persen lebih tinggi daripada arus beban maksimum yang disarankan untuk sebagian besar aplikasi."

I = 2.4A (saya pikir)

Namun, sepertinya Anda tidak yakin berapa arus output DC maksimum yang diharapkan.

Lihatlah bentuk gelombang ini yang dipinjam tanpa malu-malu dari Wikipedia:

Arus induktor ditunjukkan di bagian bawah. Besarnya landai didefinisikan oleh

$V_L = L \cdot \dfrac{\Delta I}{\Delta t}$

Anda menentukan induktor Anda dengan ukuran landai: artinya, dengan memilih nilai yang 30% dari arus output DC maksimum yang diharapkan ($I_{av}$dalam bentuk gelombang). Inilah sebabnya mengapa penting untuk mengetahui arus output DC maksimum yang diharapkan sebelum mencoba untuk memilih induktor.

Ingat juga bahwa bagian ini memiliki kompensasi penguat kesalahan internal, yang akan membatasi filter LC keluaran (jangan menyimpang dari kisaran induktansi kecuali Anda memiliki peralatan untuk mengukur respons frekuensi loop tertutup konverter).